Цивилизация
Производство биотоплива из морских водорослей с помощью специально созданных бактерий – относительно новый тренд, о котором ученые всерьез стали задумываться только несколько лет назад. Биотопливо из моря намного привлекательнее, чем произведенное из сахарного тростника или маиса — не приходится жертвовать для этого ни пахотными землями (причем в огромных масштабах), ни водой для полива, ни пищевыми запасами, то есть всем тем, чего сегодня в мире и так не хватает. Основной проблемой здесь было извлечение топлива из морской биомассы — создание бактерии, способной эффективно извлекать из нее сахара и разлагать их, превращая в спирт. После нескольких лет активных исследований во многих лабораториях мира эту проблему, наконец, решили.
В качестве диеты для этой бактерии группа исследователей из частной компании Bio Architecture Lab, Inc., расположенной в Беркли, США, выбрала бурые водоросли.
По словам Яцуо Йошикуни, главного автора статьи в Science, они доступны, производятся в промышленных масштабах, растут в больших количествах и намного быстрее, чем, скажем, красные или зеленые водоросли, — так, гигантская ламинария (морская капуста), обитающая у побережий Калифорнии, вырастает за день на целый метр.
Главное открытие, позволившее ученым создать нужную бактерию, состояло в том, что им удалось выделить у бактерии Vibrio splendidus, питающейся бурыми водорослями, но никаких спиртов, естественно, не производящей, небольшой участок ДНК, ответственный за метаболизм. Этот фрагмент позволяет разлагать один из главных углеводов, содержащихся в бурых водорослях — альгинат — на простые сахара. Ученые вставили этот участок в геном бактерии Escherichia coli — самого главного подопытного микроба для всех генетиков мира, причем для этой операции был выбран штамм бактерии, генетически измененный таким образом, что он мог простые сахара превращать в этанол. Вдобавок к своим замечательным лабораторным качествам E. coli в теории может быть генно-инженерным путем изменена так, чтобы производить многие виды топлива и других полезных химических соединений.<2>
Бактерия получилась удачной. Как пишут в статье исследователи из Bio Architecture Lab, Inc., она перерабатывает в спирт до 80% всего альгината, который теоретически можно извлечь из водоросли.
Коллеги исследователей высоко оценивают эту работу, один из них даже назвал ее «инженерным подвигом». Правда, пространство для некоторого скепсиса все-таки остается.
Бурые водоросли — неплохой заменитель нефтяных и газовых месторождений. По расчетам, из трех процентов прибрежных вод планеты можно ежегодно получать количество топлива, эквивалентное более чем 250 миллиардам литров ископаемых топлив. Люди уже не первую сотню лет выращивают бурые водоросли, во многих морских странах сегодня их производство поставлено на коммерческую основу.<5>
Однако в год производится всего несколько тысяч тонн этих водорослей, тогда как для биотопливной энергетики нужны миллиарды тонн.
И пока никто не знает, как это сделать.
Йошикуми, впрочем, настроен оптимистически. Он заявляет, что уже в этом году его команда продемонстрирует биотопливные способности своей бактерии на пилотном заводе, который сейчас строится в Чили.